Nato a New York, ha debuttato a teatro accanto a suo padre, James Broderick, a 17 anni in una produzione di Nel giorno di San Valentino. La sua interpretazione in Amici complici amanti di Harvey Fierstein gli è valsa un Outer Critics Circle Award per Miglior Attore non Protagonista. Broderick ha vinto il suo primo Tony per Brighton Beach Memoirs di Neil Simon e ha interpretato anche il sequel dello spettacolo, Frenesie militari. Ha vinto il suo secondo Tony per il suo ruolo nei panni di J. Pierrepont Finch nel revival di Broadway del 1995 di How to Succeed in Business Without Really Trying.
Attore teatrale due volte vincitore del Tony e presenza cinematografica immediatamente riconoscibile, Broderick ha interpretato film blockbuster come: La pazza giornata di vacanza, Glory - Uomini di gloria, WarGames - Giochi di guerra e Il re leone della Disney, come voce di Simba da adulto. I suoi altri crediti includono: Bee Movie, Godzilla, Innamorati cronici, Il rompiscatole, L'ispettore Gadget, Conciati per le feste, Mrs. Parker e il circolo vizioso, Per fortuna c'è un ladro in famiglia, Fuga dal futoro - Danger Zone, Sono affari di famiglia, Il boss e la matricola, La notte che non c'incontramma, Last Shot e La donna perfetta.
E' stato visto di recente nei film Wonderful World; nell'avventura animata della Universal Pictures Le avventure del topino Despereaux, nella quale era la voce del protagonista; e in Diminished Capacity, con Alan Alda e Virginia Madsen. Nel 2008, era sul grande schermo nell'esordio alla regia di Helen Hunt, Quando tutto cambia. Broderick è ora nelle sale cinematografiche in Margaret, con Matt Damon e Mark Ruffalo, e tornerà a Broadway in Nice Work If You Can Get It, all'inizio del 2012.
Broderick ha di recente recitato a Broadway in The Philanthropist di Christopher Hampton e nello spettacolo off-Broadway di Kenneth Lonergan Starry Messenger, con Catalina Sandino Moreno. Aveva precedentemente interpretato la produzione di Broadway di grande successo di La strana coppia di Neil Simon e nella piece hit off-Broadway The Foreigner, al Roundabout Theatre Company. Nel 2005, ha interpretato la versione cinematografica di The Producers - Una gaia commedia neonazista, riprendendo il ruolo, per il quale è stato candidato al Tony, che aveva interpretato a Broadway nel musical di grande successo.
Broderick ha interpretato il film, acclamato dalla critica, Conta su di me, con Laura Linney. Ha anche ricevuto un considerevole riconoscimento per il suo ruolo da protagonista, accanto a Reese Witherspoon, nella satira politica acclamata dalla critica e vincitrice dell'Independent Spirit Award Election, diretta da Alexander Payne.
Oltre ai suoi crediti teatrali, cinematografici e a Broadway, Broderick è anche apparso nel film della Showtime "Master Harold"…and the Boys ed è stato candidato agli Emmy per la produzione della TNT di A Life in the Theater di David Mamet, nel quale ha recitato accanto a Jack Lemmon.
Broderick vive a New York con sua moglie Sarah Jessica Parker, e i loro tre figli.